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縱觀影響ADC總精度的幾大因素,你必須知道!

發(fā)布時(shí)間:2015-02-28 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】試問,ADC的TUE技術(shù)規(guī)格中的“總”意味著什么?這是不是代表著ADC數(shù)據(jù)表中所有增益誤差相加?本文主要深究影響ADC總精度的幾大因素,也可以說是總不可調(diào)整的誤差。

更確切地說,TUE是單位為最低有效位 (LSB) 的DC誤差技術(shù)規(guī)格。最低有效位 (LSB) 代表ADC的實(shí)際和理想傳遞函數(shù)之間的最大偏離。這個(gè)技術(shù)規(guī)格假定未執(zhí)行系統(tǒng)級校準(zhǔn)。

在概念上,TUE是ADC運(yùn)行方式中以下非理想類型數(shù)值的組合:

偏移誤差 (VOS):如圖1所示,ADC實(shí)際和理想傳遞曲線間的恒定差異。這個(gè)值是測得的將ADC輸入短接至地而獲得的數(shù)字輸出。

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圖1. ADC偏移誤差與輸入電壓之間的關(guān)系

增益誤差:ADC輸出的實(shí)際和理想斜率之間的差異。他通常表示為滿量程輸出碼上的ADC范圍或最大誤差的比率。如圖2中所示,增益誤差的絕對值在模擬輸入接近滿量程值時(shí)增加。

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圖2. ADC增益誤差與輸入電壓之間的關(guān)系

積分非線性 (INL):實(shí)際ADC傳遞曲線到理想直線運(yùn)行方式的最大非線性偏離。ADC的INL響應(yīng)沒有一定的形狀,并且取決于內(nèi)部電路架構(gòu),以及由前端信號(hào)調(diào)節(jié)電路導(dǎo)致的失真。

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圖3. ADC INL誤差與輸入電壓之間的關(guān)系

大多數(shù)ADC數(shù)據(jù)表指定所有上述DC誤差的典型值和最大值,但是未指定TUE這方面的數(shù)值。計(jì)算TUE的最大值可不像將所有單獨(dú)的DC誤差最大值加在一起那么簡單。這是因?yàn)樗羞@些誤差是不相關(guān)的,并且在出現(xiàn)最差偏移的情況下,增益和線性誤差也許不全都出現(xiàn)在ADC傳遞函數(shù)的同一個(gè)輸入電壓上。因此,誤差的簡單求和也許使系統(tǒng)精度看起來未必那么差。這在應(yīng)用的動(dòng)態(tài)范圍被限制在傳遞函數(shù)的中間時(shí)更是如此。

在這典型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,與ADC在一起的還有一個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)電壓基準(zhǔn),他們也會(huì)影響總體偏移和增益誤差。因此,在大多數(shù)沒有校準(zhǔn)的系統(tǒng)中,偏移和增益誤差決定了計(jì)算TUE最大值時(shí)用到的INL。計(jì)算特定模擬輸入電壓上的最大TUE的推薦方法是,那一點(diǎn)上所有單個(gè)誤差最大值的和方根,(方程式1)。將所有這些誤差轉(zhuǎn)換為同樣的單位很重要,通常轉(zhuǎn)換為LSB。

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方程式1生成一個(gè)針對TUE的典型“蝴蝶結(jié)”形狀的誤差圖。對于具有較高偏移誤差的系統(tǒng),“蝴蝶結(jié)”圖有一個(gè)更厚的結(jié)(圖4A)。相反,對于增益誤差較高的系統(tǒng),“蝴蝶結(jié)”的結(jié)變薄,而弓形變厚(圖4B)。

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圖4.“蝴蝶結(jié)”形狀的ADC TUE與輸入電壓間的關(guān)系

總的來說,由于誤差取決于ADC工作時(shí)的輸入電壓范圍,所以沒有計(jì)算ADC最大TUE的確定公式。如果系統(tǒng)不要求采用整個(gè)ADC輸入范圍,你可以通過使ADC遠(yuǎn)離其傳遞函數(shù)的端點(diǎn)運(yùn)行來大大減少TUE。

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